Solutions numériques pour l'efficacité énergétique dans l'industrie

À une époque où les coûts de l'énergie augmentent et où les préoccupations environnementales se font de plus en plus pressantes, les industries du monde entier cherchent des moyens novateurs d'optimiser leur consommation d'énergie. Un récent rapport du programme de collaboration technologique de l'Agence internationale de l'énergie sur les équipements d'utilisation finale économes en énergie (4E TCP) met en lumière plusieurs études de cas dans lesquelles des solutions numériques ont permis de réaliser des économies d'énergie significatives dans des systèmes de motorisation de diverses industries. Ces exemples montrent comment l'intégration de technologies intelligentes peut conduire à des améliorations substantielles de l'efficacité énergétique, de la flexibilité opérationnelle et des économies de coûts.

La puissance de la prise de décision basée sur les données

L'un des cas les plus remarquables est celui de Smurfit Kappa, un important producteur de papier kraft en Suède. L'entreprise a mis en place un outil de simulation pour la planification de la production qui utilise des données en temps réel au lieu de s'appuyer uniquement sur des informations historiques et des décisions basées sur l'expérience. Ce passage à une planification basée sur les données a permis d'accroître la flexibilité opérationnelle, de réduire la consommation d'électricité, d'améliorer la fluidité des opérations de l'usine et de diminuer les coûts de maintenance. Fait remarquable, l'intensité énergétique de la production de papier a diminué de 9 % entre 2017 et 2023, ce qui montre les avantages tangibles de l'adoption de solutions numériques dans les processus industriels.

Systèmes de contrôle intelligents : Un changement de donne pour l'air comprimé

Lessystèmes d'air comprimé, souvent considérés comme la "quatrième utilité" dans les milieux industriels, offrent d'importantes possibilités d'économies d'énergie. Le cas de Hamilton Bonaduz AG, en Suisse, illustre la manière dont les technologies numériques peuvent révolutionner ces systèmes. En mettant en œuvre un système adaptatif de gestion de la pression de l'air combiné à une combinaison de compresseurs avec et sans variateurs de vitesse, l'entreprise a réussi à réduire de 16 % sa consommation d'énergie électrique pour la production d'air comprimé.

De même, INNIO Jenbacher en Autriche a utilisé des solutions numériques pour optimiser l'utilisation de l'air comprimé pendant les heures creuses. En fixant de nouveaux seuils pour la demande d'énergie et d'air comprimé pendant les week-ends et en mettant en œuvre un système de surveillance complet, l'entreprise a réduit sa consommation d'énergie et d'air comprimé pendant les week-ends d'environ 30 %. Cette réalisation se traduit par des économies annuelles équivalentes à la consommation d'énergie d'environ 200 ménages.

Systèmes de ventilation : Donner un nouveau souffle à l'efficacité énergétique

Lessystèmes de ventilation, essentiels au maintien de la qualité de l'air dans les environnements industriels, consomment souvent des quantités substantielles d'énergie. Coca-Cola HBC Austria montre comment l'intégration des systèmes de ventilation dans un système de gestion des bâtiments peut entraîner d'importantes économies d'énergie. En équipant les systèmes de ventilation de variateurs de vitesse et en mettant en œuvre des stratégies de contrôle basées sur la demande, l'entreprise a réduit d'environ 15 % la demande d'énergie en fonctionnement normal. Ce projet, dont le délai de récupération est inférieur à trois ans, souligne la viabilité économique de ces améliorations numériques.

Surveillance et contrôle : La clé pour réaliser des économies

La puissance des systèmes de surveillance et de contrôle est évidente dans le cas de l'usine BMW de Steyr, en Autriche. L'entreprise a mis en place un système complet d'acquisition de données et de surveillance de la consommation d'électricité et d'air comprimé. En visualisant la consommation d'énergie au niveau de la chaîne de production et en fixant des objectifs de charge de base pour les périodes de non-production, BMW a obtenu des résultats remarquables. La charge de base électrique a été réduite de 52 %, tandis que la charge de base d'air comprimé a été réduite de 14 %.

Yorkshire Water, au Royaume-Uni, fournit un autre exemple convaincant de la manière dont la surveillance avancée peut favoriser l'efficacité énergétique. L'entreprise a mis en œuvre l'analyse de la signature électrique (ESA) pour la surveillance de l'état de ses pompes. Cette technologie permet d'obtenir des informations en temps réel sur l'énergie et les performances, ce qui permet d'éliminer les temps d'arrêt imprévus et le gaspillage d'énergie. Le projet, qui couvre 4 000 actifs surveillés 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, devrait permettre de réaliser des économies d'énergie et d'émissions de CO2 allant jusqu'à 15 %.

Des solutions IdO pour une optimisation ciblée

L'internet des objets (IdO) ouvre de nouvelles voies pour l'optimisation énergétique dans des applications spécifiques. PRiOT, une entreprise suisse, a déployé des capteurs IoT pour détecter les filtres à air obstrués dans les systèmes de ventilation des sites de serveurs. Cette solution permet de mieux planifier le remplacement des filtres, ce qui se traduit par des économies d'énergie, une réduction des besoins de maintenance et un allongement de la durée de vie des filtres. Dans un cas, cette approche a permis de réduire de 20 % la consommation d'énergie électrique.

Défis et considérations

Si les avantages des solutions numériques en matière d'efficacité énergétique sont évidents, la mise en œuvre de ces technologies n'est pas sans poser de problèmes. Les entreprises doivent tenir compte de facteurs tels que les coûts d'investissement initiaux, la nécessité de former le personnel et les perturbations potentielles des processus existants. Toutefois, les études de cas montrent qu'avec une planification et une exécution appropriées, ces obstacles peuvent être surmontés et les bénéfices peuvent être substantiels.

En outre, il est important de noter que les solutions numériques ne constituent pas une approche universelle. Chaque industrie et chaque installation possède des caractéristiques uniques qui nécessitent des solutions sur mesure. Les exemples de réussite présentés dans le rapport soulignent l'importance d'une analyse approfondie, d'une mise en œuvre stratégique et d'un suivi continu pour obtenir des résultats optimaux.

L'avenir de l'efficacité énergétique dans l'industrie

À mesure que les technologies numériques continuent d'évoluer, le potentiel de nouveaux gains d'efficacité énergétique dans les environnements industriels est immense. L'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique sont appelés à jouer un rôle de plus en plus important dans l'optimisation de la consommation d'énergie en prévoyant les besoins de maintenance, en automatisant les processus complexes et en identifiant de nouvelles possibilités d'amélioration de l'efficacité.

En outre, l'intégration de sources d'énergie renouvelables et de systèmes de stockage d'énergie à ces solutions numériques pourrait ouvrir la voie à des opérations industrielles encore plus durables. Alors que les entreprises s'efforcent d'atteindre des objectifs ambitieux en matière de réduction des émissions de carbone, la synergie entre les technologies numériques et les énergies propres deviendra probablement un point central pour les innovations futures.

En conclusion, les études de cas présentées par la plateforme 4E TCP sur les systèmes de moteurs électriques montrent que les solutions numériques ne sont pas seulement des concepts théoriques, mais des stratégies pratiques et applicables qui peuvent permettre de réaliser des économies d'énergie substantielles et d'améliorer les opérations. Alors que les industries du monde entier sont confrontées au double défi de la réduction des coûts énergétiques et de la minimisation de l'impact sur l'environnement, l'adoption de ces technologies numériques sera cruciale pour rester compétitif sur un marché mondial de plus en plus soucieux de l'énergie. Les réussites d'entreprises telles que Smurfit Kappa, Hamilton Bonaduz AG et BMW sont de puissants exemples de ce qui peut être réalisé lorsque les processus industriels traditionnels sont améliorés grâce à des solutions numériques de pointe.

Source : https://www.iea-4e.org/emsa/publications/digitalisation-in-electric-motor-systems-part-iii-catalogue-of-case-studies/